CN1748336A - 用于计算装置的多模式天线系统及其操作方法 - Google Patents

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Abstract

一种用于计算装置的天线系统，可按多个通信模式操作。

Description

用于计算装置的多模式天线系统及其操作方法
发明领域
本发明一般涉及无线计算机网络，尤其涉及用于计算装置的多模天线系统。
发明背景
诸如膝上计算机、笔记本计算机、平板型计算机、手持计算装置(例如，个人数字助理或PDA)等的便携式计算装置已如同台式机一样变得普遍。便携式计算机的用户常需要访问计算机网络，由于其移动性，这种便携式装置的用户不具有至有线网络连接的接入点。因此，对于这些移动计算装置来说，经由无线网络连接访问网络的能力或者进行无线通信的能力是非常期望的。
移动计算机用户需要在不同时间或者甚至同时在各种网络环境中进行无线连网活动。作为实例，用户会希望在相对较短的距离上与网络或个别设备(例如，打印机和其它外围设备)无线通信。相对较短范围(例如，达10米)上的网络(或更一般地，两个或更多外围装置间的无线连接)有时被称作个人区域网络，或PAN。用户可能还需要用局域网或LAN来建立无线连接。典型的无线LAN连接可以在例如从10到100米的范围上扩展。此外，移动计算装置的用户会需要用网络在相对较长的范围(例如，大于100米)内建立无线连接。在大区域上扩展的网络常被称作广域网或WAN。
用于建立无线PAN连接的一项技术是蓝牙(BluetoothTM)。蓝牙是支持语音和数据应用的短程、低功率比技术，该技术在2.4GHz无线电频带中(更精确地，在2.4到2.4835GHz频带中)提供多信道上的跳频技术(FHSS)无线电连接。蓝牙无线技术通常支持达10米的范围，尽管通过利用更强功率的无线电，更长的距离也是可以的。
在IEEE(电气和电子工程师协会)802.11标准系中定义了无线LAN技术，包括802.11a和802.11b。IEEE 802.11b标准定义了跨越2.4到2.4835GHz频率范围的2.4G频带上的无线服务，而IEEE 802.11a定义了5GHz频率范围内的许多频带上的无线服务，包括5.15到5.25GHz、5.25到5.35GHz以及5.725到5.825GHz。
对无线WAN通信有用的技术是通用分组无线业务或GPRS。GPRS提供GSMTM(全球移动通信系统)网络上基于分组的无线服务。GSM网络可以在任何频带中实现；但是，常用的有几个频带，包括GSM400(450.4-457.6MHz和460.4-467.6MHz或478.8-486MHz以及488.8-496MHz)，GSM850(824-849MHz和869-894MHz)，GSM900(880-915MHz和925-960MHz)，GSM1800(1710-1785MHz和1805-1880MHz)，以及GSM1900(1850-1910MHz和1930-1990MHz)。
尽管上述及其它技术可用于在许多环境(例如，PAN，LAN或WAN)下以各种频率并在各种距离上进行无线网络通信，但典型的移动计算装置被配备或配置成仅以一种无线RF(射频)通信模式进行操作。许多参数可表征特定的RF通信模式，包括频率、范围或距离、连网环境(例如，PAN，LAN或WAN)以及通信标准或技术(例如，蓝牙、IEEE802.11a和802.11b，GPRS等)。无线RF通信模式这里被简单地称作“模式”。
单模式计算装置通常具有为该通信模式优化的一个天线。例如，便携式计算机可具有被设计用于2.4GHz频带的无线蓝牙服务的单个天线，此外它还被优化用于在相对较短的范围上使用。但是，该天线在其它模式(例如，IEEE80.211a或GPRS模式)下效果不佳。
当前可使用提供无线连网能力的多种外围卡(例如，PC卡、PCI卡等)，这可以使便携式计算机适合以多模式使用(例如，2.4GHz频带下的蓝牙和5GHz频带下的IEEE802.11a)。但是，利用附加外围卡使便携式计算装置适于按多模式无线连网会受空间约束的妨碍，而空间通常在便携式计算机中是非常重要的。此外，在便携式计算装置上设置多个天线(每个用于一不同模式)会出现并存问题，因为天线间缺乏隔离会引起干扰和串音。
附图说明
图1是说明具有提供多模式的天线系统的计算装置实施例的示意图。
图2A是说明图1所示的多模式天线系统的一个实施例的示意图。
图2B是说明图1所示的多模式天线系统的另一个实施例的示意图。
图3是说明图1所示的计算装置实施例的示意图。
图4是图1所示的计算装置的另一个实施例的透视图。
图5A和5B是说明具有人造磁导体(AMC)的常规天线实施例的示意图。
图6A是说明图4所示计算装置的一个实施例的侧正视图。
图6B示出了图4计算装置的剖视图，如沿图6A的线a-a所获得的。
图7是图1所示的计算装置的另一个实施例的透视图。
图8是自由空间中天线的增益对方位角的图表。
图9是安装于计算装置上时天线的增益对方位角的图。
图10是安装于计算装置上时天线具有给定增益值时增益对方位角百分比的图。
图11是说明选择具有期望特征的天线的方法实施例的流程图。
具体实施方式
以下描述提供许多模式的无线通信的天线系统实施例。所揭示的多模式天线系统实施例可用于各种计算装置，包括膝上计算机、笔记本计算机、平板型计算机、诸如PDA的手持计算装置以及其它移动计算装置。但是，应理解，尽管以下在便携式计算装置的环境中进行描述，但所揭示的实施例在应用中不限于此，且所揭示的实施例可用于台式计算机和其它较少移动性的计算装置。除了以下描述的多模式天线系统实施例，还揭示了基于AMC的天线的使用，天线安装和隔离实施例，干扰和提供天线间隔离的实施例，以及天线选择和评估方法的实施例。
A.多模式天线系统
参考图1，计算装置100包括多模式天线系统200。计算装置100可包括上述计算装置中的任一个，包括便携式计算机或台式计算机。多模式天线系统200向计算装置100提供按多模式建立网络连接的能力，其中特定模式由许多参数表征，包括频率、规范(例如，蓝牙，IEEE802.11a和802.11b，GPRS等)、网络环境(例如，PAN，LAN，WAN及其它，诸如城市区域网络或MAN，以及系统区域网络或SAN)和范围。多模式天线系统200可包括任何合适数量的天线元件及其组合，且每个天线元件都可包括任何合适类型的天线。通常，天线系统200的每个天线元件都将提供一种模式的通信；但在其它实施例中，单个天线可提供用于两种或更多模式。
天线系统200能按多模式与多个节点进行网络通信。如这里所使用的，术语“节点”表示任何可寻址装置(或装置组合)，包括路由器、开关、计算机、服务器和诸如打印机的外围设备，以及蜂窝基站和卫星终端。例如，在图1的实施例中，天线系统200按第一模式291与节点5a进行操作，按第二模式292与节点5b进行操作，以及按第三模式293与节点5c进行操作。
模式291、292和293中的每一个都可具有任何期望的特性。在一个实施例中，通过特定的工作频率将模式表征。在另一个实施例中，模式与特定标准或技术兼容。在另一个实施例中，模式在特定连网环境内实施。在另一实施例中，模式由一所要求的范围表征。应注意，模式可具有这些特征(或其它)中的任何一个或多个。
在一个实施例中，第一模式291由2.4GHz频带中的工作频率表征，而在另一个实施例中，第一模式291与BluetoothTM规范兼容。参见，例如Specification ofthe Bluetooth System：Core，Vol.1，Ver.1.1，2001年2月，Bluetooth SpecialInterest Group(SIG)出版，可从 http：//www.bluetooth.com获得。在另一个实施例中，第一模式291包括无线PAN连接，且在又一个实施例中，该PAN连接具有达约10米的范围，或其它合适的范围。
在一个实施例中，第二模式292与IEEE 802.11规范系兼容。例如，与节点5b的无线连接可基于802.11a规范，或者基于802.11b规范。参见，例如IEEE Std802.11a-1999，Supplement to IEEE Standard for InformationTechnology-Telecommunications and Information Exchange BetweenSystems-Local and Metropolitan Area Networks-Specific Requirements-Part11：Wireless LAN Medium Access Control(MAC)and Physical Layer(PHY)Specifications-High-Speed Physical Layer in the 5GHz Band(这里“IEEE802.11a“)，以及IEEE Std 802.11b-1999，Supplement to IEEE Standard forInformation Technology-Telecommunications and Information ExchangeBetween Systems-Local and Metropolitan Area Networks-SpecificRequirements-Part 11：Wireless LAN Medium Access Control(MAC)and PhysicalLayer(PHY)Specifications-High-Speed Physical Layer Extension in the 2.4GHz Band(这里“IEEE 802.11b“)。对于IEEE 802.11a，第二模式292由5GHz频带中的工作频率表征，而对于IEEE 802.11b，第二模式292由2.4GHz频带中的工作频率表征。在另一个实施例中，第二模式292包括无线LAN连接，且在又一个实施例中，该LAN连接可以在直至约100米的范围内或者其它合适的范围内操作。
在一个实施例中，第三模式293由从450MHz和1990MHz之间的频率选择的工作频率表征，且在另一个实施例中，第三模式293与GPRS兼容。参见，例如Permanent Reference Document(PRD)IR.33，GPRS Roaming Guidelines，Ver.3.1.0，2000年4月，以及PRD IR.40，Guidelines for Ipv4 Addressing and ASNumbering for GPRS Network Infrastructure and Mobile Terminal，Ver.3.1.0，2001年9月，都可从GSMTM协会 http：//www.gsmworld.com处获得。在进一步实施例中，第三模式293包括无线WAN连接，且在又一个实施例中，该WAN连接可在直至几千米的范围(或其它合适范围)内进行操作。应注意，对于相对较大的距离(例如，大于1000米)，这种WAN连接可产生于蜂窝电信和/或卫星媒介上，且由于蜂窝站的位置，提供近似连续的覆盖。
对于图1所示的实施例，应理解，虽然仅示出一个节点5a在第一模式291上与计算装置100通信，仅一个节点5b在第二模式292上与计算装置100通信，且仅一个节点5c在第三模式293上与计算装置100通信，计算装置100可在模式291、292、293中的每一个内与任何合适数量的节点进行通信。此外，计算装置100可在不同模式上同时与多个节点通信。例如，计算装置100可具有与一个或多个节点的蓝牙兼容连接，同时在GPRS兼容连接上与一个或多个节点通信。在另一个实例中，除了利用蓝牙和GPRS与节点同时通信，计算装置还可利用IEEE 802.11a或802.11b兼容连接同时维持与一个或多个节点的连接。
图2A和2B中分别示出多模式天线系统200的实施例。参考图2A，天线系统200包括三个天线210、220和230。第一天线210能在第一模式291上(例如，与节点5a)通信，第二天线220能在第二模式292上(例如，与节点5b)通信，且第三天线230能在第三模式293上(例如，与节点5c)通信。
在一个实施例中，第一天线210具有2.4GHz频带(即，2.4和2.48GHz间)中的工作频率。在另一个实施例中，第一天线210与蓝牙规范兼容。在另一个实施例中，天线210能建立PAN连接，且在又一个实施例中，第一天线210具有约10米的范围，或其它合适的范围。
在一个实施例中，第二天线220具有2.4GHz频带(即，2.4和2.48GHz间)中的工作频率，在另一个实施例中，具有5GHz频带中的工作频率(即，5.15和5.825GHz之间)。在另一个实施例中，第二天线220与IEEE 802.11规范系兼容(例如，IEEE 802.11a或802.11b)。在再一个实施例中，第二天线220能建立LAN连接，在又一个实施例中，第二天线220具有直至约100米的范围，或其它合适的范围。
在一个实施例中，第三天线230具有450MHz和1990MHz之间的工作频率，在另一个实施例中，第三天线230与GPRS兼容。在另一个实施例中，第三天线230能建立WAN连接，且在又一个实施例中，第三天线230具有直至几千米或以上的范围(或其它合适的范围)。
图2B所示的天线系统200的实施例类似于图2A所示的；但是图2B的天线系统200包括第四操作模式294。现在转到图2B，天线系统200包括三个天线210、220和230，如上所述，以及第四天线240。第四天线能在第四模式294上通信(例如，与节点5d)。在一个实施例中，第二和第四模式292、294中的每个都与IEEE802.11a和802.11b之一兼容。因此，第二和第四天线220、240之一与IEEE 802.11a兼容且这些天线中的另一个与IEEE802.11b兼容。在另一个实施例中，第二和第四天线220、240两者能建立LAN连接，且在又一个实施例中，第二和第四天线中的每一个都具有达约100米的范围，或其它合适的范围。
在天线200的另一个实施例中，两个或更多天线可构成单个集成天线。例如，对于图2A的实施例，第一天线210(例如，提供第一模式291，与蓝牙兼容并由2.4GHz频带中的工作频率表征)可与第二天线220(例如，提供第二模式292，与IEEE 802.11a兼容并由5GHz频带中的工作频率表征)集成为单个天线。作为进一步的实例，对于图2B的实施例，第二天线220(例如，提供第二模式292，与IEEE802.11b兼容并由2.4GHz频带中的工作频率表征)可与第四天线240(例如，提供第四模式，与IEEE 802.11a兼容并由5GHz频带中的工作频率表征)集成为单个天线。
应理解，图2A和2B所示和所述的天线系统200的实施例仅仅是多模式天线系统的一些实例。本领域的普通技术人员将理解，这种多模式天线系统可包括天线的任何合适数量、类型和组合。此外，如本领域普通技术人员可理解的，可由以上描述的特征之外的特征来表征模式。
参考图3，示出了计算装置100的实施例。计算装置100包括总线105，其与处理装置(或多个装置)110耦合。处理装置110可包括微处理器、专用集成电路(ASIC)或现场可编程门阵列(FPGA)，以及任何其它合适的处理装置。计算装置100还包括与总线105耦合的系统存储器120，该系统存储器120例如包括任何合适类型的随机访问存储器(RAM)。操作期间，系统存储器120可具有其上驻留的操作系统。计算装置100可进一步包括与总线105耦合的只读存储器(ROM)130。操作期间，ROMl30可存储处理装置11O的临时指令和变量，且ROM30还可具有其上驻留的系统BIOS(基本输入输出系统)。
计算装置100包括与总线105耦合的存储装置140。存储装置140包括任何合适的非易失性存储器，诸如硬盘驱动器。此外，用于访问可移动存储媒介(例如软盘驱动器或CD ROM驱动器)的装置150可与总线150耦合。此外，计算装置100可包括与总线105耦合的一个或多个输入装置160以及一个或多个输出装置170。普通输入装置160包括键盘、诸如鼠标的定位装置和扫描仪或其它数据输入装置，而普通输出装置170包括视频监视器和显示器、打印装置和音频输出装置(例如，声卡和扬声器)。应注意，外围装置(例如，打印机等)可经由用天线系统200建立的无线网络连接(例如，蓝牙兼容连接)与计算装置100耦合。
计算装置100进一步包括与总线105耦合的网络接口180。网络接口180包括任何合适的硬件、软件或硬件和软件的组合，其能在第一、第二和第三模式291、292、293(和/或第四模式294)中的任一个(或多个)上维持与一个或多个节点的网络连接。网络接口180与多模式天线系统200耦合，如图3所示。
应理解，图3所示的计算装置100旨在表示这种计算机系统的实例性实施例，该计算机系统可包括许多附加组件，为了清楚和便于理解，将其省去。作为实例，计算这种100可包括DMA(直接存储器存取)控制器、与处理装置110有关的芯片组、附加存储器(例如，高速缓存)以及附加信号线和总线。此外，应理解，计算装置100可以不包括图3所示的所有组件。
图4所示的是计算装置100的进一步实施例。在图4的实施例中，计算装置100包括由第一外壳190a和第二外壳190b构成的外壳190。外壳元件190a、190b由连接件195可移动地结合在一起。例如，如图4所示，连接件195可包括铰链，允许第一外壳190a和第二外壳190b之间的相对旋转。外壳190可由任何合适的材料构成，包括金属、塑料和合成材料。
设置于第二外壳190b中的是键盘160a和轨迹垫(或轨迹球或鼠标)160b。显示器170(例如，液晶显示器或LCD)设置于第一外壳190a中。虽然图4中未示出，计算装置100可包括处理装置、系统存储器、ROM存储器、硬盘驱动器、网络接口、软盘驱动器以及其它输入和输出装置，这种装置通常设置于第二外壳190b内。
天线系统200设置于第一外壳190a中。在图4实施例中，天线系统200与图2B中所示和所述的基本相同并包括四个天线210、220、230、240(设置于第一外壳190a的边缘表面197、198、199上)。第一、第二、第三和第四天线210、220、230、240能分别在第一、第二、第三和第四模式291、292、293、294上进行通信。以上描述了第一、第二、第三和第四模式291、292、293、294中每一个的各种实施例。但在其它实施例中，计算装置100可包括更多或更少(例如，参见图2A)的天线和/或模式。
应理解，图4所示的计算装置100的实施例仅仅是计算装置的配置的一个实例。如以上所提示的，计算装置100可以包括任何膝上计算机、笔记本计算机、平板型计算机、手持计算机或其它便携式计算装置，以及台式计算机或其它移动性较差的计算平台。如果计算装置100是平板型计算机，则连接件195可允许第一外壳元件190a与第二外壳元件190b分离，以使用户能仅携带第一外壳元件190a。随着键盘和轨迹垫160a-b与第一外壳元件190a分离，可以在显示器170上进行数据输入(例如，通过使用触摸屏技术)。此外，对于平板型计算机，诸如处理装置、ROM和系统存储器的组件可与显示器170一起设置于第一外壳元件190a内。
B.基于AMC的天线
天线210、220、230、240中的每一个都包括任何合适类型的天线。图5A和5B中示出了多模式天线系统200中所采用的一种类型的天线，其中图5A示出了天线的侧正视图而图5B示出了天线的顶视图。参考图5A-5B，天线500包括基部510，其上设置或形成了天线元件520。基部510包括人造磁导体(AMC)。
AMC是制造的电磁材料—通常用印刷电路技术形成—它在其共振频率同相地反射平面波。当天线元件被设置成靠近于AMC材料时，天线元件可有效地辐射，好像其处于自由空间中。此外，天线系统中AMC材料的使用可限制具有最小功率吸收和效率降低的相邻天线之间的互耦合。因此，当基于AMC的天线被用于天线系统200中时，天线系统可呈现天线之间改良的隔离特性。此外，AMC基板上设置或形成的天线可制成为相对较小的尺寸和较薄的外形。例如，基于AMC的天线500可具有约4毫米或以下的高度502。此外，基于AMC的天线与其它类型的天线相比通常对手和手指的接触较不灵敏，这在计算装置100由用户手持或触摸时可能会导致较少的失调。利用这些AMC材料的天线可从Etenna Corporation of Laurel，MD获得。
C.天线安装和隔离
每个天线210、220、230、240都可利用任何合适的方法或技术安装于第一外壳190a(或第二外壳190b)上(或之内)。例如，天线可以直接附着到第一外壳190a的表面上，天线可安装于第一外壳190a的外部上形成的用于提供埋入安装的腔内，或者天线可安装于第一外壳190a内。表面安装天线的实例在图6A中示出，且埋入安装天线的实例在图6A和6B中示出。利用粘性、机械紧固件或通过任何其它合适的技术将天线固定到外壳190a。应注意，上述AMC材料可有助于屏蔽天线不受外壳190内任何处理装置产生的噪声。此外，在金属外壳190用于提供对外壳内设置的任何处理装置的屏蔽的情况下，将AMC材料用于表面安装天线可帮助使天线与金属外壳本身隔离。
现在转到图6A，天线230安装于第一外壳190a的上表面197上。天线230包括基部232(例如，AMC基板)上形成或设置的天线元件234。基板232可用粘合剂直接附着于表面197，或者基板232可利用机械紧固件附着到表面197(例如，螺丝、支架、钉、T槽、鸠尾槽等)。对于特定类型的天线，例如基于AMC的天线，天线230可在约4毫米或以下的外壳表面197上延伸一高度239。
参考图6A和6B，天线240安装于第一外壳190a的外部表面198上形成的腔605中。在图6A-6B的实施例中具有L形配置的天线240包括基板242上形成或设置的天线元件244。在一个实施例中，基部242包括RF吸收材料，以提供改善的阻抗匹配。基部242可用粘合剂固定于腔605内，或者基部242可用机械紧固件固定于腔605内(例如，螺丝、支架、钉、T槽、鸠尾槽等)。应注意，腔605具有至少稍许大于天线240高度的深度，以使天线240被埋入安装且不会在外部外壳表面198上延伸。
D.天线间的干扰和隔离
相对较小的计算装置上多个天线的靠近会形成干扰问题。天线间的干扰在相邻天线的频带重叠时特别突出，诸如当将蓝牙和IEEE 802.11b兼容天线相互靠近(如上所述，蓝牙和IEEE 802.11b都占用2.4GHz频带)。如上所述，利用AMC材料可改善天线间的隔绝，且将这些AMC材料用于天线隔离在图7的实施例中加以说明。
现在参考图7，计算装置100包括隔离元件701和702。隔离元件701设置于天线210(例如，用于蓝牙通信模式)和天线220(例如，用于IEEE 802.11b通信模式)间的第一外壳190a上，而隔离元件702设置于天线220和天线230(例如，用于IEEE 802.11a通信模式)间的第一外壳190a上。当然，这种隔离元件也可设置于其它合适的位置。通常，隔离元件701和702包括提供天线间的隔离的任何装置(例如，涂层或分开附着部件)和/或技术。
在一个实施例中，隔离元件701、702中的每一个都包括外壳190a表面上设置或形成的AMC材料层。每个隔离元件701和702的AMC材料可被调谐，以衰减合适频带(例如，2.4GHz)中的信号。将AMC材料用于隔离元件701和702显示出从25dB(无隔离元件)到45dB的衰减改善。但应理解，如必要，其它材料(和/或方法)也可用于天线210、220、230、240之间的隔离。
E.天线选择和评估
现在参考图8到11描述对天线系统200选择天线的方法实施例。特别是，该方法可确保给定天线的期望覆盖界限。应理解，以下参考图8到11描述的方法仅仅是设计天线系统200的方法的一个实例，此外，任何合适的方针和设计原则都可用于设计多模式天线系统200。
最初，指定期望的范围和频率(例如，在2.4GHz频带中的一频率直至100米)，且选择用于特定范围的期望覆盖界限(例如，在80％的方位角处-4dBi增益)。还需要确定无线RF系统参数，包括计算装置100的发送器功率、目的地节点的接收灵敏性以及目的地节点的天线增益。基于该信息，可以计算源天线(即，计算装置100的天线之一)的增益。在一个实施例中，源天线增益是通过以下等式确定的(由公知的Friis传送公式推导出)：
Gt＝Rxsens-Pt-Gr-(20)log10(λ/4π)+(10)(n)log10(d)       (1)
其中，Gt＝源天线的增益(dBi)，
Rxsens＝目的地节点的接收灵敏性(dBm)，
Pt＝源天线的发送功率(dBi)，
Gr＝目的地节点的增益(dBi)，
λ＝波长(米)，
n＝从测量确定的路径损耗指数(对于办公室环境，通常是2.5)，以及
d＝范围(米)。
一旦从以上等式(1)估计出源天线的所需增益(Gt)，则可以选择天线和进一步评估。所选天线的评估包括测量天线呈现出的增益，作为方位角的函数，以检验天线提供指定的覆盖界限。图8说明的是孤立配置(或自由空间中)所选天线的增益对方位角的图800。增益曲线850示出对于所有的方位角来说增益相对均匀；但是，所有方位角上的均匀增益在实践中是不能获得的。当天线安装于计算装置100上时，天线所呈现的增益图案将会畸变。这在图9中示出，其示出了安装于计算装置100上时天线的增益对方位角的图900。应注意，增益曲线950在最大增益952和最小增益954之间在所有的方位角上显著变化。参考图10，示出的是具有给定增益值(基于测量的性能，如图9所示)的增益对方位角百分比的图表1000。在80％的方位角处，增益对百分比方位角的曲线1050具有约-4dBi的增益。因此，所选天线满足指定的覆盖边界(即，在80％方位角处-4dBi)。
上述设计方法可参考图11更佳地理解，其说明了选择具有期望特性的天线的方法1100。参考图11的框1110，选择范围和频率(例如，在2.4GHz频带中直至10米)。选择覆盖界限(例如，80％方位角处-4dBi)，如块1120处所示。随后，选择预计满足期望覆盖界限的天线，这在框1130中示出。在一个实施例中，基于利用以上等式(1)计算出的估计增益来选择天线。
如块1140处所示，在所有方位(或者所选数量的方位)上测量天线的增益图案，以确定天线的覆盖界限。参考框1150，如果未满足覆盖界限，则可改变一个或多个参数，参见框1160，且重复增益测量。可改变的参数包括源计算装置(例如，计算装置100)的发送器功率、目的地节点的接收灵敏性以及目的地节点的天线增益。重复过程(即，步骤1140、1150和1160)，直到实现期望的覆盖界限，在这点上，识别具有期望特性的天线并完成设计过程(参见块1170)。应理解，在某些情况中，不可能进一步改变任何上述参数，在这种情况中需要选择具有改良的增益特性的天线(参见块1130)，且重复所述过程。
这里已描述了具有多模式天线系统200的计算装置100的实施例，本领域的普通技术人员将理解这种天线系统的优点。天线系统200提供用于任何一个或多个多模式上的通信。多模式天线系统可被集成于计算装置的外壳内，从而最小化系统体积和为其它部件留出空间。此外，多模式天线可实现于任何计算机平台上，包括膝上计算机、笔记本计算机、平板型计算机、手持计算机(例如，PDA)或其它便携式计算装置，以及诸如台式计算机之类的移动性较差的平台。
前述详细描述和附图仅仅是说明性而非限制性的。它们主要提供用于所揭示实施例的清楚和全面理解且从其不能理解出不必要的限制。本领域熟练技术人员可设计对这里所述实施例的许多添加、删除和修改以及可选设置，而不背离所揭示的实施例的精神和所附权利要求书的范围。

Claims (79)

1.一种天线系统，其特征在于，包括：
第一天线，可在计算装置和第一节点之间按第一通信模式操作；
第二天线，可在计算装置和第二节点之间按第二通信模式操作；
第三天线，可在计算装置和第三节点之间按第三通信模式操作。
2.如权利要求1所述的天线系统，其特征在于，第一通信模式具有2.4到2.4835GHz频带中的工作频率。
3.如权利要求2所述的天线系统，其特征在于，第二通信模式具有2.4到2.4835GHz频带或5.15到5.825GHz频带中的工作频率。
4.如权利要求3所述的天线系统，其特征在于，第三通信模式具有450到1990MHz频带中的工作频率。
5.如权利要求1所述的天线系统，其特征在于，进一步包括：
第四天线，可在计算装置和第四节点之间按第四通信模式操作。
6.如权利要求5所述的天线系统，其特征在于，第一和第二通信模式具有2.4到2.4835GHz频带中的工作频率，第三通信模式具有450到1990MHz频带中的工作频率，以及第四通信模式具有5.15到5.825GHz频带中的工作频率。
7.如权利要求1所述的天线系统，其特征在于，第一天线具有约达10米的范围，第二天线具有约达100米的范围，以及第三天线具有约100米及以上的范围。
8.如权利要求1所述的天线系统，其特征在于，第一模式包括无线个人区域网络(PAN)连接，第二模式包括无线局域网(LAN)连接，以及第三模式包括无线广域网(WAN)连接。
9.一种计算装置，其特征在于，包括：
外壳；以及
设置于外壳上的天线系统，该天线系统可按第一模式、第二模式和第三模式操作。
10.如权利要求9所述的计算装置，其特征在于，第一模式具有2.4到2.4835GHz频带中的工作频率。
11.如权利要求10所述的计算装置，其特征在于，第二模式具有2.4到2.4835GHz频带或5.15到5.825GHz频带中的工作频率。
12.如权利要求11所述的计算装置，其特征在于，第三模式具有450到1990MHz频带中的工作频率。
13.如权利要求9所述的计算装置，其特征在于，天线系统可按第四模式操作。
14.如权利要求13所述的计算装置，其特征在于，第一和第二模式具有2.4到2.4835GHz频带中的工作频率，第三模式具有450到1990MHz频带中的工作频率，以及第四模式具有5.15到5.825GHz频带中的工作频率。
15.如权利要求9所述的计算装置，其特征在于，第一模式可在约达10米的范围内操作，第二模式可在约达100米的范围内操作，以及第三模式可在约100米及以上的范围内操作。
16.如权利要求9所述的计算装置，其特征在于，第一模式包括无线个人区域网络(PAN)连接，第二模式包括无线局域网(LAN)连接，以及第三模式包括无线广域网(WAN)连接。
17.如权利要求9所述的计算装置，其特征在于，进一步包括：
设置于外壳中的显示器；以及
可移动地与所述外壳配合的第二外壳，该第二外壳包括键盘。
18.如权利要求17所述的计算装置，其特征在于，第二外壳可与外壳分离。
19.如权利要求17所述的计算装置，其特征在于，进一步包括设置于外壳内的处理装置。
20.如权利要求17所述的计算装置，其特征在于，进一步包括设置于第二外壳内的处理装置。
21.如权利要求9所述的计算装置，其特征在于，天线系统包括人造磁导体(AMC)材料。
22.如权利要求21所述的计算装置，其特征在于，AMC材料屏蔽至少一部分天线系统不受外壳内设置的处理装置影响。
23.如权利要求9所述的计算装置，其特征在于，外壳包括金属材料。
24.如权利要求23所述的计算装置，其特征在于，天线系统包括人造磁导体(AMC)材料，AMC材料使至少一部分天线系统与外壳隔离。
25.一种计算装置，其特征在于，包括：
外壳；
设置于外壳上的第一天线，该第一天线可在第一模式中操作；
设置于外壳上的第二天线，该第二天线可在第二模式中操作；以及
设置于外壳上的第三天线，该第三天线可在第三模式中操作。
26.如权利要求25所述的计算装置，其特征在于，第一模式具有2.4到2.4835GHz频带中的工作频率。
27.如权利要求26所述的计算装置，其特征在于，第二模式具有2.4到2.4835GHz频带或5.15到5.825GHz频带中的工作频率。
28.如权利要求27所述的计算装置，其特征在于，第三模式具有450到1990MHz频带中的工作频率。
29.如权利要求25所述的计算装置，其特征在于，进一步包括：
设置在外壳上的第四天线；
其中第四天线可按第四模式操作。
30.如权利要求29所述的计算装置，其特征在于，第一和第二模式具有2.4到2.4835GHz频带中的工作频率，第三模式具有450到1990MHz频带中的工作频率，以及第四模式具有5.15到5.825GHz频带中的工作频率。
31.如权利要求25所述的计算装置，其特征在于，第一天线具有约达10米的范围，第二天线具有约达100米的范围，以及第三天线具有约100米及以上的范围。
32.如权利要求25所述的计算装置，其特征在于，第一模式包括无线个人区域网络(PAN)连接，第二模式包括无线局域网(LAN)连接，以及第三模式包括无线广域网(WAN)连接。
33.如权利要求25所述的计算装置，其特征在于，进一步包括：
设置在外壳中的显示器；以及
可移动地与所述外壳配合的第二外壳，所述第二外壳包括键盘。
34.如权利要求33所述的计算装置，其特征在于，第二外壳可与外壳分离。
35.如权利要求33所述的计算装置，其特征在于，进一步包括设置于外壳内的处理装置。
36.如权利要求33所述的计算装置，其特征在于，进一步包括设置于第二外壳内的处理装置。
37.如权利要求25所述的计算装置，其特征在于，第一、第二和第三天线中的至少一个被设置于包含人造磁导体(AMC)的基部上。
38.如权利要求37所述的计算装置，其特征在于，所述AMC材料屏蔽至少一个天线不受外壳内设置的处理装置影响。
39.如权利要求37所述的计算装置，其特征在于，所述至少一个天线具有不超过约4毫米的厚度。
40.如权利要求25所述的计算装置，其特征在于，进一步包括：
在外壳的外部上形成的腔；
其中第一、第二和第三天线之一设置于所述腔内。
41.如权利要求40所述的计算装置，其特征在于，设置于腔内的一个天线具有小于腔深度的高度。
42.如权利要求25所述的计算装置，其特征在于，第一、第二和第三天线中的至少一个在外壳的外部表面上延伸一定高度，其不超过约4毫米。
43.如权利要求25所述的计算装置，其特征在于，外壳由金属材料构成。
44.如权利要求43所述的计算装置，其特征在于，第一、第二和第三天线之一包括人造磁导体(AMC)材料，AMC材料用于使一个天线与外壳隔离。
45.如权利要求25所述的计算装置，其特征在于，第一、第二和第三天线中的至少两个构成单个集成天线。
46.一种计算装置，其特征在于，包括：
通常为矩形形状的第一外壳；
可移动地与第一外壳的第一边缘配合的第二外壳；
设置于第一外壳的第二边缘上的第一天线，该第一天线可按第一模式操作；
设置于第一外壳的第三边缘上的第二天线，该第三边缘与第一边缘相对，该第二天线可按第二模式操作；以及
设置于第一外壳的第四边缘上的第三天线，该第四边缘与第二边缘相对，该第三天线可按第三模式操作。
47.如权利要求46所述的计算装置，其特征在于，第二外壳可与第一外壳分离。
48.如权利要求46所述的计算装置，其特征在于，第一模式具有2.4到2.4835GHz频带中的工作频率。
49.如权利要求48所述的计算装置，其特征在于，第二模式具有2.4到2.4835GHz频带或5.15到5.825GHz频带中的工作频率。
50.如权利要求49所述的计算装置，其特征在于，第三模式具有450到1990MHz频带中的工作频率。
51.如权利要求46所述的计算装置，其特征在于，进一步包括：
第一外壳的第三边缘上设置的第四天线，该第四天线可按第四模式操作。
52.如权利要求51所述的计算装置，其特征在于，第一和第二模式具有2.4到2.4835GHz频带中的工作频率，第三模式具有450到1990MHz频带中的工作频率，以及第四模式具有5.15到5.825GHz频带中的工作频率。
53.如权利要求46所述的计算装置，其特征在于，第一天线具有约达10米的范围，第二天线具有约达100米的范围，以及第三天线具有约100米及以上的范围。
54.如权利要求46所述的计算装置，其特征在于，第一模式包括无线个人区域网络(PAN)连接，第二模式包括无线局域网(LAN)连接，以及第三模式包括无线广域网(WAN)连接。
55.如权利要求46所述的计算装置，其特征在于，进一步包括第一外壳中设置的显示器。
56.如权利要求55所述的计算装置，其特征在于，进一步包括第一外壳内设置的处理装置。
57.如权利要求55所述的计算装置，其特征在于，进一步包括第二外壳内设置的处理装置。
58.如权利要求46所述的计算装置，其特征在于，第一、第二和第三天线中的至少一个设置于包含人造磁导体(AMC)的基部上。
59.如权利要求58所述的计算装置，其特征在于，AMC材料屏蔽至少一个天线不受第一外壳内设置的处理装置影响。
60.如权利要求46所述的计算装置，其特征在于，第一外壳包括金属材料。
61.如权利要求60所述的计算装置，其特征在于，第一、第二和第三天线之一包括人造磁导体(AMC)材料，该AMC材料用于使一个天线与第一外壳隔离。
62.如权利要求46所述的计算装置，其特征在于，第一、第二和第三天线中的至少两个构成单个集成天线。
63.如权利要求46所述的计算装置，其特征在于，第一、第二和第三天线中的至少一个利用粘合剂附着到第一外壳。
64.如权利要求46所述的计算装置，其特征在于，第一、第二和第三天线中的至少一个利用机械紧固件附着到第一外壳。
65.如权利要求46所述的计算装置，其特征在于，第一、第二和第三天线中的至少一个安装于第一外壳的边缘之一上形成的腔中。
66.一种方法，其特征在于，包括：
利用计算装置的第一天线在第一模式上建立第一无线连接；
利用计算装置的第二天线在第二模式上建立第二无线连接；以及
利用计算装置的第三天线在第三模式上建立第三无线连接。
67.如权利要求66所述的方法，其特征在于，第一模式以2.4到2.4835GHz频带中的频率进行。
68.如权利要求67所述的方法，其特征在于，第二模式以2.4到2.4835GHz频带或5.15到5.825GHz频带中的频率进行。
69.如权利要求68所述的方法，其特征在于，第三模式以450到1990MHz频带中的频率进行。
70.如权利要求66所述的方法，其特征在于，第一、第二和第三无线连接中的两个同时有效。
71.如权利要求66所述的方法，其特征在于，第一、第二和第三无线连接同时有效。
72.如权利要求66所述的方法，其特征在于，进一步包括利用计算装置的第四天线在第四模式上建立第四无线连接。
73.如权利要求72所述的计算装置，其特征在于，第一和第二模式以2.4到2.4835GHz频带中的频率进行，第三模式以450到1990MHz频带中的频率进行，且第四模式以5.15到5.825GHz频带中的频率进行。
74.一种方法，其特征在于，包括：
选择天线以提供天线系统的指定覆盖界限；
测量天线的增益特性；
基于测量出的增益特性来确定覆盖界限；以及
如果该覆盖界限不满足指定的覆盖界限，则改变参数。
75.如权利要求74所述的方法，其特征在于，进一步包括：
测量天线的第二增益特性；以及
基于测量出的第二增益特性来确定第二覆盖界限。
76.如权利要求74所述的方法，其特征在于，进一步包括：
如果覆盖界限满足指定的覆盖界限，则在天线系统中使用所选天线。
77.如权利要求74所述的方法，其特征在于，所述参数包括发送功率、源节点的接收灵敏性或者源节点的增益特性。
78.如权利要求74所述的方法，其特征在于，基于估计的增益选择天线。
79.如权利要求78所述的方法，其特征在于，通过发送功率、源节点的接收灵敏性、源节点的增益特性、波长、路径损耗特性和距离来确定估计的增益。
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